ไม่มีใครรู้จริงถึงธรรมชาติของดาวฤกษ์คู่

ไม่มีใครรู้จริงถึงธรรมชาติของดาวฤกษ์คู่

นั้นว่าเปลวไฟนิวเคลียร์เริ่มแรกถูกจุดประกายอย่างไรหรือที่ใด หรือเปลวเพลิงที่ค่อนข้างช้าจะเปลี่ยนเป็นไฟนรกที่พุ่งผ่านดาวด้วยความเร็วเหนือเสียงได้อย่างไร เนื่องจากดาวแคระขาวมีแสงสลัว นัดาราศาสตร์จึงไม่เคยเห็นดาวแคระขาวมาก่อนที่มันจะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาแต่จากข้อมูลที่พวกเขามี นักทฤษฎีได้พัฒนาโมเดลคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนและน่าทึ่งเพื่อเลียนแบบและเรียนรู้เกี่ยวกับระเบิดดาวฤกษ์เหล่านี้ การเฝ้าดูเปลวไฟที่ลุกโชนผ่านหน้าจอ เป็นเรื่องง่ายที่จะละสายตาจากคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่นักวิจัยกำลังพยายามปักหลักอยู่ ตัวเลขตัวเดียว ปริมาณของนิกเกิล-56 ที่หลอมขึ้นที่แกนกลางของดาวฤกษ์ที่กำลังระเบิดโดยการหลอมรวมกันของนิวเคลียสที่เบากว่า เป็นตัวกำหนดความส่องสว่างของประเภท 1a

แม้ว่าการระเบิดจะเกิดขึ้นเพียงไม่กี่วินาที 

แต่การสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีอย่างช้าๆ ของนิกเกิล-56 ซึ่งสร้างโฟตอนที่กระจายออกจากแกนกลางของดาวที่ระเบิดและให้ความร้อนแก่เศษเล็กเศษน้อยที่อยู่รอบนอก ทำให้เกิดซูเปอร์โนวาเรืองแสงสว่างไสวและค้างอยู่บนท้องฟ้าเป็นเวลาหลายเดือน เป็นงานของ Kasen ในกลุ่ม UC Santa Cruz เพื่อพิจารณาว่าแบบจำลองสร้างปริมาณนิกเกิล-56 ที่สังเกตได้หรือไม่ โฟตอนจะใช้เวลานานเท่าใดในการเดินทางผ่านเศษซากซูเปอร์โนวา และความสว่างของซูเปอร์โนวาจำลองจะปรากฏต่อผู้สังเกตการณ์บนโลกมากน้อยเพียงใด

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นต่าง ๆ จะต้องจัดการกับแง่มุมต่าง ๆ ของมาตราส่วนระยะทางที่เหลือเชื่อ ตั้งแต่น้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตรไปจนถึง 2,000 กิโลเมตร นอกจากนี้ การประมาณที่นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ยอมรับสำหรับปัญหาการคำนวณอื่นๆ ยังใช้ไม่ได้กับซูเปอร์โนวาซึ่งมีความไม่สมมาตรสูง เกี่ยวข้องกับการไหลที่ซับซ้อน ปั่นป่วน และระเบิดภายใต้สภาวะที่มีความหนาแน่นสูงและแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง

“เราได้เรียนรู้มากมายจากผู้ที่ศึกษาเรื่องการเผาไหม้” 

Woosley กล่าว เครื่องยนต์สันดาปภายในแสดงการเผาไหม้สองประเภทที่ซุปเปอร์โนวาอย่างน้อยในทางทฤษฎีก็แสดงเช่นกัน โดยปกติแล้วเครื่องยนต์ของรถยนต์จะทำงานด้วยการเผาไหม้ที่ช้า โดยเปลวไฟจะถูกจุดโดยการบีบอัดของน้ำมันเบนซินและออกซิเจนที่เดินทางด้วยความเร็วที่ช้ากว่าความเร็วของเสียงที่ไหลผ่านของไหล การเผาไหม้ที่ซบเซานั้นเรียกว่า deflagration ในเครื่องยนต์ของรถยนต์ที่เกิดการกระแทก เปลวไฟจะเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียง ซึ่งเป็นการเผาไหม้ที่เรียกว่าการระเบิด

ในการระเบิดของดาวฤกษ์ แบบจำลองที่เปลวไฟเทอร์โมนิวเคลียร์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียงจะก่อให้เกิดการระเบิดที่สลัวกว่าที่กล้องโทรทรรศน์บันทึกไว้ นอกจากนี้ โมเดลดังกล่าวยังปล่อยให้คาร์บอนและออกซิเจนไม่ถูกเผาไหม้มากเกินไป ในอีกด้านหนึ่ง การจำลองที่เปลวไฟเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงเท่านั้นที่จะเผาไหม้วัสดุของดาวแคระขาวอย่างรวดเร็วและทั่วถึงจนองค์ประกอบที่มีน้ำหนักเบากว่าทั้งหมดถูกบีบเข้าด้วยกัน การบีบตัวทำให้เกิดองค์ประกอบที่หนักที่สุดที่ซูเปอร์โนวาสามารถสร้างขึ้นได้มากมาย — นิกเกิล โคบอลต์ และเหล็ก แต่นั่นก็ไม่ตรงกับการสังเกต ซึ่งเผยให้เห็นองค์ประกอบที่มีน้ำหนักปานกลาง เช่น แมกนีเซียม แคลเซียม และซิลิกอนในเศษซากซูเปอร์โนวา

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1990 Woosley และ Alexei Khohlov ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก ได้เสนอโดยอิสระว่าแบบจำลองไฮบริด ซึ่งซุปเปอร์โนวาเริ่มต้นจากการสลายตัวและเปลี่ยนไปสู่การระเบิดที่เร็วขึ้น อาจเป็นสถานการณ์ที่เป็นไปได้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม การจำลองดั้งเดิมนั้นเป็นเพียงมิติเดียว ซึ่งจำกัดประโยชน์ของมัน ในปี พ.ศ. 2546 ทีมงานที่นำโดย Elaine Oran และ Vadim Gamezo จาก Naval Research Laboratory ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. ได้แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองไฮบริดเมื่อขยายเป็นสามมิติก็ตรงกับการสังเกตอย่างแท้จริง แต่ฟิสิกส์พื้นฐานที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนจากการยุบตัวเป็นการระเบิดนั้นยังไม่ชัดเจน

“มันดูมีความหวัง แต่ยังไม่มีใครอยู่ที่นั่น” Woosley กล่าว

Woosley กล่าวว่าการพิจารณาว่าเปลวไฟแสนสาหัสเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนและจุดไหนที่เริ่มต้นเป็นสิ่งสำคัญ การศึกษาล่าสุดของทีมของเขาแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติเหล่านี้ส่งผลต่อปริมาณนิกเกิล-56 ที่จะผลิตขึ้น และความสว่างของซูเปอร์โนวาที่จะเกิดขึ้น

ตัวอย่างเช่น ตอนนี้ Röpke พบว่าหากเปลวเพลิงเกิดขึ้นจากการระเบิดที่เยื้องศูนย์เล็กน้อย ซึ่งอยู่ห่างจากแกนกลางเพียง 20 ถึง 80 กิโลเมตร ดาวจะไม่ “พองตัว” มากเท่ากับการตอบสนองต่อการลุกไหม้ที่เคลื่อนที่ช้า จากนั้น เมื่อการเผาไหม้เปลี่ยนเป็นการระเบิด ความหนาแน่นที่สูงขึ้นของดาวฤกษ์ที่ระเบิดจะทำให้การหลอมรวมนิวเคลียสที่เบากว่าเข้ากับนิวเคลียสที่หนักกว่าเพื่อผลิตนิกเกิล-56 ได้ง่ายขึ้น

ความแตกต่างในตำแหน่งของการจุดระเบิด ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตามดาวแคระขาวดวงหนึ่งไปยังอีกดวงหนึ่งและส่งผลให้เกิดการระเบิดที่ไม่สมดุล “อาจเป็นปัจจัยสำคัญ” สำหรับการอธิบายความหลากหลายของซูเปอร์โนวาประเภท 1a และเหตุใดพวกมันจึงไม่มี ความสว่างเท่ากัน Kasen กล่าว เนื่องจากบริเวณใจกลางของดาวมีความปั่นป่วนมากก่อนที่มันจะระเบิด “เราไม่คิดว่าการจุดระเบิดจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันในซูเปอร์โนวาทุกแห่ง” Kasen, Röpke และ Woosley รายงานการค้นพบของพวกเขาทางออนไลน์ที่ arXiv.org และในNature ที่กำลังจะมี ขึ้น

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> ยูฟ่าสล็อต